气泡水制备装置、出水设备及气泡水制备方法与流程

1.本发明涉及气泡水生产设备技术领域，尤其是涉及一种气泡水制备装置、出水设备及气泡水制备方法。


背景技术：

2.气泡水产生的原理主要是通过压差混合法实现，即在一定的压力下将一定量的气体(例如空气)与水充分混合，形成气水混合液，再通过膨胀释放压力，使溶在水中的气体突然聚合形成细小微气泡而呈乳白色。
3.目前，市场上的无电驱动的气泡水制备装置，通常是将水直接通入混气罐中进行混合，这种方式制备气泡水的时间较长，不能实现自动连续地提供效果良好的微纳米气泡水，使用体验较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种气泡水制备装置、出水设备及气泡水制备方法，以缓解现有技术中存在的现有的无电驱动的气泡水制备装置不能实现自动连续地提供效果良好的气泡水的技术问题。
5.基于上述目的，本发明提供了一种气泡水制备装置，包括：
6.进气机构，所述进气机构包括进气腔室和进水腔室，所述进气腔室与所述进水腔室独立设置；
7.混气机构，所述混气机构连接在所述进气机构的下端，且所述进气腔室和进水腔室均与所述混气机构的混气腔连通；以及
8.转换机构，所述转换机构包括补气通道、释泡通道和混水阀，所述混水阀的第一进口与所述补气通道连通，所述混水阀的第二进口与所述释泡通道连通，以使所述补气通道与所述混气腔连通，或所述释泡通道与所述混气腔连通。
9.在一些可选的技术方案中，所述补气通道和所述释泡通道均为管状结构，且所述补气通道的横截面积大于所述释泡通道的横截面积。
10.进一步地，所述补气通道和所述释泡通道均为等径的管状结构。
11.进一步地，所述补气通道的横截面积大于7mm2，所述释泡通道的横截面积为2.5～3.2mm2。
12.进一步地，所述补气通道为等径的管状结构，所述释泡通道为变径的管状结构。
13.进一步地，所述释泡通道包括渐缩段、等径段和扩口段，所述渐缩段的管径大的一端与所述混气腔连通，所述渐缩段的管径小的一端与所述等径段的一端连通，所述等径段的另一端与所述扩口段的管径小的一端连通。
14.进一步地，所述等径段的横截面积小于2.5mm2。
15.在另一些可选的技术方案中，所述补气通道为管状结构，所述释泡通道包括释泡器，所述释泡器连接在所述混气机构的下端。
16.进一步地，在上述任一技术方案中，所述进气机构还包括管壳，所述进水腔室位于所述管壳的内部，所述进水腔室的腔室壁与所述管壳的内壁之间间隙设置，以形成所述进气腔室。
17.进一步地，所述进水腔室具有相对设置的水源进口和出水口，所述水源进口用于与外接水源连通，所述出水口位于所述水源进口的下方，所述进水腔室的横截面积由所述水源进口向所述出水口的方向逐渐减小。
18.进一步地，所述管壳的下端设置有引流口，所述引流口与所述出水口间隙设置，且所述引流口的直径大于所述出水口的直径。
19.进一步地，所述进气机构的管壳的下端延伸设置有引流延伸段，所述引流延伸段与所述引流口连通，所述引流延伸段用于将所述进水腔室中的水和所述进气腔室中的气体注入混气腔进行混合。
20.进一步地，在上述任一技术方案中，所述进气机构还包括进气管路，所述进气管路与所述进气腔室连通，且所述进气管路位于所述进气腔室的顶部。
21.进一步地，所述进气管路的轴线与所述进水腔室的轴线之间的夹角为30
°
～60
°
。
22.进一步地，在上述任一技术方案中，所述进水腔室呈空心圆锥状，所述进水腔室的腔室壁的延伸方向与所述进水腔室的轴线之间的夹角为10
°
～35
°
。
23.进一步地，所述混气机构包括混气罐和气液混合器，所述混气罐与所述管壳连接，所述补气通道和所述释泡通道均与所述混气罐连通；所述气液混合器位于所述混气罐的内部。
24.进一步地，所述气液混合器为筒状结构，所述气液混合器的侧壁和底板均设置有扰流孔。
25.基于上述目的，本发明还提供了一种出水设备，包括所述的气泡水制备装置。
26.基于上述目的，本发明还提供了一种气泡水制备方法，所述气泡水制备方法应用于所述的气泡水制备装置，或所述气泡水制备方法应用于所述的出水设备，所述气泡水制备方法包括以下步骤：
27.将所述混水阀的所述第一进口关闭，使所述混水阀的出口、所述第二进口、所述释泡通道与所述混气腔连通，自来水与混气腔中的空气充分混合后，通过所述释泡通道，以产生气泡水；
28.当混气腔内的空气逐渐消耗时，将所述混水阀的所述第二进口关闭，使得所述混水阀的出口、所述第一进口、所述补气通道与所述混气腔连通，进气机构自动将外部空气吸入混气腔内，以补给产生气泡水所需的空气；
29.重复进行上述步骤。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：
31.基于该结构，本发明提供的气泡水制备装置，通过将进气腔室与进水腔室独立设置，能够分别调节进气腔室的压力和进水腔室的压力，便于实现进气腔室中的气体与进水腔室中的水的初步混合，然后在重力作用下进入混气机构，在混气机构中进一步实现气体和水的充分混合，实现连续制备气泡水；在使用时，将混水阀的第一进口关闭，使混水阀的出口、第二进口、释泡通道与混气腔连通，自来水进入进水腔室，进而进入混气腔，自来水与混气腔中的空气充分混合后，在混气腔内的背压作用下通过释泡通道，释放产生气泡水，气
泡水经过混水阀的出口到达使用点。当混气腔内的空气逐渐消耗时，气泡水的浓度随之变淡，此时，将混水阀的第二进口关闭，使得混水阀的出口、第一进口、补气通道与混气腔连通，进气机构自动将外部空气吸入混气腔内，以补给产生气泡水所需的空气，保证气泡水的效果。补给完成后，再次关闭第一进口，气泡水再次从释泡通道中流出，如此往复，即可自动连续地提供效果良好的气泡水。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例一提供的气泡水制备装置的结构示意图；
34.图2为本发明实施例一提供的气泡水制备装置的内部结构示意图；
35.图3为图2中a处的局部放大图；
36.图4为本发明实施例一提供的气泡水制备装置中的释泡通道的一种变形例的结构示意图；
37.图5为本发明实施例一提供的气泡水制备装置的原理图；
38.图6为本发明实施例二提供的气泡水制备装置的内部结构示意图；
39.图7为本发明实施例二提供的气泡水制备装置中的释泡通道的结构示意图。
40.图标：1
‑
补气通道；2
‑
释泡通道；21
‑
渐缩段；22
‑
等径段；23
‑
扩口段；3
‑
混水阀；4
‑
混气罐；41
‑
释泡腔室；42
‑
起泡口；5
‑
气液混合器；6
‑
扰流孔；7
‑
释泡筒；8
‑
连接筒；9
‑
释泡孔；10
‑
减压阀；11
‑
管壳；12
‑
进水腔室；13
‑
进气腔室；14
‑
单向阀；15
‑
水源进口；16
‑
出水口；17
‑
引流口；18
‑
引流延伸段；19
‑
进气管路。
具体实施方式
41.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.实施例一
45.参见图1至图5所示，本实施例提供了一种气泡水制备装置，包括进气机构，混气机构和转换机构，进气机构包括进气腔室13和进水腔室12，进气腔室13与进水腔室12独立设置；混气机构连接在进气机构的下端，且进气腔室13和进水腔室12均与混气机构的混气腔连通；转换机构包括补气通道1、释泡通道2和混水阀3，混水阀3的第一进口与补气通道1连通，混水阀3的第二进口与释泡通道2连通，以使补气通道1与混气腔连通，或释泡通道2与混气腔连通。
46.基于该结构，本实施例提供的气泡水制备装置，通过将进气腔室13与进水腔室12独立设置，能够分别调节进气腔室13的压力和进水腔室12的压力，便于实现进气腔室13中的气体与进水腔室12中的水的初步混合，然后在重力作用下进入混气机构，在混气机构中进一步实现气体和水的充分混合，实现连续制备气泡水；在使用时，将混水阀3的第一进口关闭，使混水阀3的出口、第二进口、释泡通道2与混气腔连通，自来水进入进水腔室12，进而进入混气腔，自来水与混气腔中的空气充分混合后，在混气腔内的背压作用下通过释泡通道2，释放产生气泡水，气泡水经过混水阀3的出口到达使用点。当混气腔内的空气逐渐消耗时，气泡水的浓度随之变淡，此时，将混水阀3的第二进口关闭，使得混水阀3的出口、第一进口、补气通道1与混气腔连通，进气机构自动将外部空气吸入混气腔内，以补给产生气泡水所需的空气，保证气泡水的效果。补给完成后，再次关闭第一进口，气泡水再次从释泡通道2中流出，如此往复，即可自动连续地提供效果良好的气泡水。
47.进一步地，本实施例中的进气机构还包括管壳11，进水腔室12位于管壳11的内部，进水腔室12的腔室壁与管壳11的内壁之间间隙设置，以形成进气腔室13。
48.进一步地，参见图2所示，进水腔室12具有相对设置的水源进口15和出水口16，水源进口15用于与外接水源连通，出水口16位于水源进口15的下方，进水腔室12的横截面积由水源进口15向出水口16的方向逐渐减小。在使用时，将水源进口15与外接水源连通，例如，将水源进口15连接在自来水管的下方，开启水龙头，自来水进入进水腔室12，当水流经过出水口16时，进气腔室13和进水腔室12之间产生压力差，对进气腔室13产生一定的吸力，便于实现空气与水的初步混合。
49.进水腔室12的横截面积由水源进口15向出水口16的方向逐渐减小，这样的方式使得水流在自身重力作用下流向出水口16，水流在出水口16的流速增大，更有利于在进气腔室13和进水腔室12之间产生压力差，从而将进气腔室13中的气体吸入，并与水初步混合。
50.进一步地，管壳11的下端设置有引流口17，引流口17与出水口16间隙设置，且引流口17的直径大于出水口16的直径。
51.当水流从水源进口15向出水口16加速流动的过程中，引流口17与出水口16之间的间隙处对进气腔室13具有一定的吸力，进气腔室13内的空气进入引流口17并与水初步混合。
52.为了实现较大自来水压下自动连续进气，需要实现进气腔室13呈负压，水和空气初混的初混腔呈正压，不仅要将进气腔室13和初混腔进行有效隔离，而且引流口17与出水口16之间的间隙w要足够小，可选地，参见图3所示，引流口17位于出水口16的正下方，且引流口17与出水口16之间的间隙w不大于5mm。
53.可选地，引流口17与出水口16之间的间隙w可以为但不限于1mm、2mm、3mm、4mm或
5mm。
54.进一步地，进气机构的管壳11的下端延伸设置有引流延伸段18，引流延伸段18与引流口17连通，引流延伸段18用于将进水腔室12中的水和进气腔室13中的气体注入初混腔进行混合。
55.为了实现较大自来水压下自动连续进气，需要实现进气腔室13呈负压，初混腔呈正压，从而使得进水腔室12中的水经过引流延伸段18注入初混腔中，并利用负压将进气腔室13中的气体注入初混腔中实现气与水的初步混合。
56.当出水口16插入引流延伸段18中时，引流口17与出水口16之间的间隙w可以为但不限于1mm、2mm、3mm、4mm或5mm。
57.进一步地，进气机构还包括进气管路19，进气管路19与进气腔室13连通，且进气管路19位于进气腔室13的顶部。
58.本实施例中，进气管路19位于进气腔室13的顶部，进气管路19的轴线与进水腔室12的轴线之间的夹角为30
°
～60
°
。这样能够减小空气进入进气腔室13时的阻力。
59.作为优选，进气管路19的轴线与进水腔室12的轴线之间的夹角为40
°
～50
°
。
60.本实施例中，参见图5所示，进气管路19设置有单向阀14，进气腔室13的空气被吸入后，进气腔室13呈负压，从而自动打开单向阀14，进气腔室13外面的空气沿箭头方向b被吸入进气腔室13，实现自动持续进气。本实施例中的单向阀14以采用低阻力的隔膜单向阀14为宜，以减少因打开单向阀14而损耗的负压能量，使自动进气效果最大化。
61.本发明中的单向阀14以采用低阻力的隔膜单向阀14为宜，以减少因需打开单向阀14而损耗的负压能量，使自动进气效果最大化。
62.参见图5所示，水源进口15设置有减压阀10，自来水沿箭头方向c经过减压阀10后进入进水腔室12。
63.本实施例中，进水腔室12呈空心圆锥状，进水腔室12的腔室壁的延伸方向与进水腔室12的轴线之间的夹角为10
°
～35
°
。这样的方式能够使得水的流速变快，从而使得水从出水口16流出时能承受更大的背压。
64.进水腔室12的腔室壁的延伸方向与进水腔室12的轴线之间的夹角过大，会使流速快速改变，腔室壁摩擦损失的水动能增大；进水腔室12的腔室壁的延伸方向与进水腔室12的轴线之间的夹角过小，则使得进水腔室12过长，使装置的整体尺寸变大，成本也会提高。
65.优选地，进水腔室12的腔室壁的延伸方向与进水腔室12的轴线之间的夹角为20
°
～30
°
。
66.本实施例中，混气机构包括混气罐4和气液混合器5，混气罐4与管壳11连接，补气通道1和释泡通道2均与混气罐4连通；气液混合器5位于混气罐4的内部。
67.参见图2所示，混气罐4的罐壁与管壳11一体成型设置。气液混合器5固定连接在混气罐4的内壁上。本实施例中，气液混合器5的上端与引流口17之间的距离为30～50cm。
68.进一步地，气液混合器5为筒状结构，气液混合器5的侧壁和底板均设置有扰流孔6。
69.在重力和水压的作用下，水沿竖直方向冲入气液混合器5，引起水在气液混合器5的内部翻滚，部分液体透过扰流孔6流动到外部形成扰动，使水与混气罐4中的空气混合均匀。气液混合器5的侧壁上的扰流孔6可以设置成孔壁斜向上的圆孔，有利于流出气液混合
器5的液体和混气罐4中的液体产生足够的扰动和紊流，有利于水和空气的充分混合。同时，还可以控制混气罐4内液面浸没气液混气器垂直高度的1/3至2/3，从而能够产生更好的扰流效果。
70.本实施例中，补气通道1和释泡通道2均为管状结构，且补气通道1的横截面积大于释泡通道2的横截面积。目的是为了在低水压下得到效果比较好的微纳米气泡水。
71.进一步地，在本实施例的一种可能的设计中，补气通道1和释泡通道2均为等径的管状结构。这样的方式便于生产加工，补气通道1和释泡通道2均与管壳11连接，且补气通道1和释泡通道2均位于管壳11的靠近底部的位置，补气通道1和释泡通道2均与混气罐4的内腔连通。
72.进一步地，补气通道1的横截面积大于7mm2，释泡通道2的横截面积为2.5～3.2mm2。
73.可选地，补气通道1的横截面积大于20mm2，释泡通道2的横截面积为2.8mm2。
74.在本实施例的另一种可能的设计中，补气通道1为等径的管状结构，释泡通道2为变径的管状结构。这样的方式能够产生效果更好的微纳米气泡水。
75.具体而言，参见图4所示，释泡通道2包括渐缩段21、等径段22和扩口段23，渐缩段21的管径大的一端与混气腔连通，渐缩段21的管径小的一端与等径段22的一端连通，等径段22的另一端与扩口段23的管径小的一端连通。
76.进一步地，等径段22的横截面积小于2.5mm2。从等径段22向其两端，释泡通道2的横截面积逐渐增大。
77.可选地，扩口段23的最大的横截面积不大于3.2mm2。
78.本实施例中的混水阀3可以采用现有的双路混水龙头。
79.本实施例还提供了一种出水设备，包括本实施例提供的气泡水制备装置。
80.本实施例提供的出水设备，由于使用了本实施例提供的气泡水制备装置，能够自动连续地提供效果良好的气泡水，改善了用户体验。
81.需要说明的是，本实施例提供的出水设备，可以为清洗设备、饮水设备、热水器或花洒等。采用本实施例提供的出水设备提供的微纳米气泡水进行清洗时，比普通自来水有更好的除菌、去农残、去激素的效果。
82.实施例二
83.参见图6和图7所示，本实施例也提供了一种气泡水制备装置，本实施例描述了释泡通道2的另一种实现方案，除此之外的实施例一的技术方案也属于该实施例，在此不再重复描述。相同的零部件使用与实施例一相同的附图标记，在此参照对实施例一的描述。
84.本实施例中，补气通道1为管状结构，释泡通道2包括释泡器，释泡器连接在混气机构的下端。
85.释泡器包括释泡筒7和连接筒8，释泡筒7的筒底设置有多个释泡孔9，连接筒8位于释泡筒7的下方，且连接筒8与释泡筒7一体成型设置。
86.具体而言，参见图7所示，混气罐4的下端设置有释泡腔室41，释泡腔室41的腔室壁向内弯折形成起泡口42，混气罐4的底部与气泡口连通，释泡筒7的内壁与释泡腔室41的腔室外壁螺纹连接，在混气罐4背压的作用下，混气罐4内的液体从释泡腔室41压出进入起泡口42，起泡口42中的液体经过释泡孔9后，被快速切割，在压力释放的过程中，气液混合物中的空气溢出，形成气泡水。
87.可选地，本实施例中，管壳11与混气罐4螺纹连接。
88.本实施例还提供了一种出水设备，包括本实施例提供的气泡水制备装置。
89.本实施例提供的出水设备，由于使用了本实施例提供的气泡水制备装置，能够自动连续地提供效果良好的气泡水，改善了用户体验。
90.需要说明的是，本实施例提供的出水设备，可以为清洗设备、饮水设备、热水器或花洒等。采用本实施例提供的出水设备提供的微纳米气泡水进行清洗时，比普通自来水有更好的除菌、去农残、去激素的效果。
91.实施例三
92.本实施例还提供了一种气泡水制备方法，该气泡水制备方法应用于实施例一提供的气泡水制备装置，包括以下步骤：
93.将混水阀3的第一进口关闭，使混水阀3的出口、第二进口、释泡通道2与混气腔连通，自来水与混气腔中的空气充分混合后，通过释泡通道2，以产生气泡水；
94.当混气腔内的空气逐渐消耗时，将混水阀3的第二进口关闭，使得混水阀3的出口、第一进口、补气通道1与混气腔连通，进气机构自动将外部空气吸入混气腔内，以补给产生气泡水所需的空气；
95.重复进行上述步骤。
96.在使用时，将水源进口15连接在自来水管的下方，开启水龙头，自来水进入进水腔室12，当水流经过出水口16时，进气腔室13和进水腔室12之间产生压力差，对进气腔室13产生一定的吸力，便于实现空气与水的初步混合；初步混合后，在重力作用下进入混气机构，在混气机构中进一步实现气体和水的充分混合，实现连续制备气泡水；在使用时，将混水阀3的第一进口关闭，使混水阀3的出口、第二进口、释泡通道2与混气腔连通，自来水进入进水腔室12，进而进入混气腔，自来水与混气腔中的空气充分混合后，在混气腔内的背压作用下通过释泡通道2，释放产生气泡水，气泡水经过混水阀3的出口到达使用点。当混气腔内的空气逐渐消耗时，气泡水的浓度随之变淡，此时，将混水阀3的第二进口关闭，使得混水阀3的出口、第一进口、补气通道1与混气腔连通，进气机构自动将外部空气吸入混气腔内，以补给产生气泡水所需的空气，保证气泡水的效果。补给完成后，再次关闭第一进口，气泡水再次从释泡通道2中流出，如此往复，即可自动连续地提供效果良好的气泡水。只需放水3
‑
5秒即可完成空气补给，切换至释泡通道2后，可维持5
‑
10分钟(该持续时间受混气罐4的体积大小的影响)的微纳米气泡水供给，完全满足日常使用需求。
97.本实施例提供的气泡水制备方法，还可以应用于实施例一提供的出水设备。
98.本实施例提供的气泡水制备方法，还可以应用于实施例二提供的气泡水制备装置或出水设备。
99.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。